专题8-化学平衡常数及转化率的计算

考点8：化学平衡常数及转化率的相关计算

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1．（2018年全国I卷）F．Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25℃时N2O5(g)分解反应：

其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强P随时间t的变化如下表所示(t=∞时，N2O5(g)完全分解)：

t/min 0 40 80 160 260 1300 1700 ∞

p/kPa 35.8 40.3 42.5 45.9 49.2 61.2 62.3 63.1

25℃时N2O4(g)2NO2(g)反应的平衡常数K p=_______kPa（K p为以分压表示的平衡常数，计算结果保留1位小数）。

2.（2018新课标II卷）CH4-CO2催化重整不仅可以得到合成气（CO和H2），还对温室气体的减排具有重要意义。CH4-CO2催化重整反应为：CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)。

某温度下，在体积为2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化剂进行重整反应，达到平衡时CO2的转化率是50%，其平衡常数为_______mol2·L−2。

3.（2018新课标III卷）对于反应2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323 K和343 K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。

①343 K时反应的平衡转化率α=_________%。平衡常数K343 K=__________（保留2位小数）。

②在343 K下：要提高SiHCl3转化率，可采取的措施是___________；要缩短反应达到平衡的时间，可采取的措施有____________、___________。

③比较a、b处反应速率大小：υa________υb（填“大于”“小于”或“等于”）。反应速率υ=υ正

−υ逆=−，k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数，x为物质的量分数，计算a处=__________（保留1位小数）。

4（2017新课标Ⅲ卷）.298K时，将20mL 3x mol•L﹣1

Na3AsO3、20mL 3x mo l•L﹣1 I2和20mL NaOH溶液混合，

发生反应：

AsO33﹣(aq)+I2(aq)+2OH﹣AsO43﹣(aq)+2I﹣(aq)+H2O(l)。

溶液中c(AsO43﹣)与反应时间（t）的关系如图所示。

①下列可判断反应达到平衡的是（填标号）。

a．溶液的pH不再变化

b．v(I﹣)=2v(AsO33﹣) c．c (AsO43﹣) /c (AsO33﹣)不再变化d．c(I﹣) =y mol•L﹣1

②t m时，v正v逆（填“大于”“小于”或“等于”）。

③t m时，v逆t n时v逆（填“大于”“小于”或“等于”），理由是。

④若平衡时溶液的pH=14，则该反应的平衡常数K为。

考点8：化学平衡常数及转化率的相关计算

1.

2

18.8

13.4

26.4

p

K kPa kPa =≈

【解析】

根据表中数据可知五氧化二氮完全分解时的压强是63.1kPa，根据方程式可知完全分解时最初生成的二氧化氮的压强是35.8kPa×2＝71.6 kPa，氧气是35.8kPa÷2＝17.9 kPa，总压强应该是71.6 kPa+17.9 kPa＝89.5 kPa，平衡后压强减少了89.5 kPa－63.1kPa＝26.4kPa，所以根据方程式2NO2(g)N2O4(g)可知平衡时四氧化二氮对应的压强是26.4kPa，二氧化氮对应

的压强是71.6 kPa－26.4kPa×2＝18.8kPa，则反应的平衡常数

2

18.8

13.4

26.4

p

K kPa kPa =≈。

2.1/3

【解析】在某温度下体积为2L的密闭容器中加入2molCH4、1mol CO2以及催化剂进行重整反应，达到平衡时CO2的转化率为50%

CH4 + CO22CO + 2H2

起始浓度（mol/L)： 1 0.5 0 0

转化浓度（mol/L)：0.25 0.25 0.5 0.5

平衡浓度（mol/L)：0.75 0.25 0.5 0.5

所以平衡常数为

3. ①22 0.02 ②及时移去产物、改进催化剂、提高

反应物压强（浓度） ③大于 1.3

【解析】

①由图示，温度越高反应越快，达到平衡用得时间就越少，所以曲线a 代表343K 的反应。从图中读出，平衡以后反应转化率为22%。设初始加入的三氯氢硅的浓度为1mol/L ，得到：

2SiHCl 3 SiH 2Cl 2 + SiCl 4

起始： 1 0 0

反应： 0.22 0.11 0.11 （转化率为22%）

平衡： 0.78 0.11 0.11

所以平衡常数K=0.112÷

0.782=0.02。 ②温度不变，提高三氯氢硅转化率的方法可以是将产物从体系分离（两边物质的量相等，压强不影响平衡）。缩短达到平衡的时间，就是加快反应速率，所以可以采取的措施是增大压强（增大反应物浓度）、加入更高效的催化剂（改进催化剂）。

③a 、b 两点的转化率相等，可以认为各物质的浓度对应相等，而a 点的温度更高，所以速率更快，即V a ＞V b 。根据题目表述得到 υ正= ，υ逆= ，当反应达平衡时υ正=υ逆，υ正= = υ逆= ，所以，实际就是平衡常数K 值，所以

0.02。a 点时，转化率为20%，所以计算出： 2SiHCl 3 SiH 2Cl 2 + SiCl 4

起始： 1 0 0

反应： 0.2 0.1 0.1 （转化率为20%）

平衡： 0.8 0.1 0.1

所以X SiHCl3=0.8；X SiH2Cl2=X SiCl4=0.1；所以

4.①ac ②大于③小于 t m 时AsO 43﹣浓度更小，反应速率更慢 ④4y 3/(x-y)2

【解析】

①a ．溶液pH 不变时，则c(OH ﹣)也保持不变，反应达到平衡状态，故a 正确； b ．同一个化学反应，速率之比等于化学计量数之比，无论是否达到平衡，都存在v(I ﹣)=2v 3

125.075.05.05.022=⨯⨯=K